拓展串联叠加高压变频器应用领域的研究

　　1 引言

　　众所周知，高压大 功率 风机、水泵采用变频调速的方法，在方便的调整工况的同时，还可以收到显著的节能效果，其直接经济效益很明显，宏观经济效益及社会效益则更加巨大。可以预计，在当前国家大力倡导建设节约型社会、实现和谐发展的形势下，高压大功率变频调速新技术的发展将成为我国节电事业的重要方向之一。据统计，我国每年高压电机用电量估计在3600~4200亿kw mid dot;h，这个数字还在随着经济的增长而不断的增加。

　　2 ts-hvaf1.5型、ts-hvaf1.5r型 高压变频器 的研发背景

　　目前国内外在高压变频调速和节能技术方面，已经有了一些解决的办法，但是都不十分理想，国外的早期产品充斥中国市场，这些设备对使用环境要求高，使用寿命有限、设备复杂、稳定性和可靠性比较差、不便于维修和运输，在高温、高湿、高腐蚀性气体、高粉尘、防爆等环境中不能安全使用。

　　事实上高压变频器的应用领域遍及工业生产领域的各行各业，但是由于应用环境复杂，而传统的高压变频器由于上面所述的种种缺陷，不能完全满足用户的需要，限制了高压变频器的推广和应用。

　　继我国的北京先行新机电技术有限责任公司成功研制出“串联叠加”原理的高压变频器后，山东点石节能科技开发有限公司在引进吸收的基础上，自主开发研制成功了ts-hvaf1.5型和ts-hvaf1.5r型“串联叠加”高压变频器，实现了高压变频器产品的重大技术突破，解决了传统观念高压变频器存在的重大难题。

　　3 ts-hvaf1.5型和ts-hvaf1.5r型高压变频器实现的重大技术突破

　　3.1 减少了对使用环境的限制

　　高压大功率机电设备的电流大，温升较高，必须对功率元器件进行良好的通风散热，但通风和防尘又是一对很难解决的矛盾，所以传统的高压变频器在高粉尘、高湿度、高气温及腐蚀性气体的环境中不能安全的使用。ts-hvaf1.5r型高压变频器，采用了全密闭内置热交换器的技术，不与外界环境直接进行空气交流，彻底克服了传统高压变频器的缺陷，极大的拓展了高压变频器的应用领域。由于ts-hvaf1.5型高压变频器功率单元柜的体积不足3m3，所以，虽然为了安全运行设计了由６台工业空调机组成的中央空调，事实上中央空调的长期运行耗电功率只有２kw左右。

　　3.2 更加纯净的 电能 输出以及对 电网 无污染

　　ts-hvaf1.5型串联叠加高压变频器用脉动直流叠加原理（最高频率50hz）代替了传统的 pwm （一般有4khz左右的基频）技术，输出的线电压波形和电流波形都是很好的正弦波，不仅大大减少了输出的谐波以及对电网的污染，更主要的是大大延长了 开关 器件（ igbt ）的使用寿命。

　　3.3 抗干扰能力大大提高

　　在ts-hvaf1.5型高压变频器的中央控制系统中用大规模 集成电路 取代了传统的高压变频器中的单片机，实现了“软件问题硬件处理”，极大的提高了抗干扰能力，再也不会出现程序紊乱、死机等现象，使设备的运行更加安全、稳定和可靠。

　　3.4 运行更加安全、可靠

　　由于控制程序的更加简单和可靠，使得ts-hvaf1.5型和ts-hvaf1.5r型高压变频器可以在传统高压变频器的基础上增加了切分和叠加单元数，并配以“波形连续变换”技术，一旦个别功率单元出现故障，输出电压的损失比较小，仍能够维持较高功率的运行，即可以在45hz及以下频率继续安全运行;而的传统高压变频器只要损坏一个功率单元就必须大幅度降低被控电机的使用功率。

　　3.5 产品的出厂检验更加有效

　　由于ts-hvaf1.5型高压变频器的体积只有传统高压变频器的三分之一左右，实现了整机运输，不仅大大缩短了现场安装、调试的时间，将因安装、调试造成的停产损失降到最低;更重要的是高压变频器在生产厂所作的全部检验更加真实、可靠和有效。

　　3.6 大大提高了高压变频器整机的可靠性

　　在整个ts-hvaf1.5型高压变频器的结构中，除去进出线电缆和控制电路外，没有使用任何导线，极大的减少了接线电阻和可能的故障点，整机布局简捷、清晰，大大提高了高压变频器整机的可靠性，加上整机单元化，用户完全可以在现场自行维护和检修。

　　3.7 可以设置比较完善的防止误操作体系

　　如果用户提出请求，ts-hvaf1.5型和ts-hvaf1.5r型高压变频器还可以设置比较完善的防止误操作体系，避免由于操作人员误操作而发生故障的可能。

　　3.8 解决了国内同步电机变频调速改造的技术难题

　　由于同步电机配备有转子励磁电流，而励磁电流的控制十分困难。目前国内只有山东点石节能科技开发有限公司能够生产用于同步电机的高压变频器。当用户能够满足下面的条件时，该公司可以承接同步电机的高压变频改造工程：

　　（1） 用户使用的励磁柜是可以控制的，即励磁电流和励磁电压能够调整;

　　（2） 用户容许改造励磁柜;

　　（3） 在安装现场的调试时间需要延长10~15天。

　　4 结束语

　　ts-hvaf1.5型和ts-hvaf1.5r型高压变频器的研制成功，可以说是高压变频调速领域的一次革命，极大地提高了高压变频器使用的可靠性、安全性、适用性，最大限度地满足了用户的需求，使高压变频器能够在更广泛的领域得到应用，对促进高压大功率电机的变频调速改造，必将起到积极的促进作用。